[发明专利]线虫可诱导的植物MtN3-样基因启动子和调节元件

说明书

相关申请的参考

本申请要求2007年2月6日提交的美国临时申请序号60/899714的优 先权。

发明领域

本申请涉及启动子和调节元件序列，其调节类似于MtN3-样基因的基 因的转录。本发明的MtN3样基因的启动子可用于控制任一目的核酸在植 物根中的转录。尤其，本发明的启动子可以用来控制编码物质的核酸转录， 其中所述的物质破坏采食部位的形成或维持、破坏植物寄生线虫的生长和 /或繁殖，赋予或改善植物对植物寄生线虫的抗性或毒害植物寄生线虫以减 少作物破坏。

发明背景

线虫是以超过2,000种行栽作物、蔬菜、水果和观赏植物的根、叶及 茎为食，造成世界范围估计一千亿美元作物损失的微小线虫。多种寄生线 虫物种感染作物植物，包括根癌线虫(RKN)、形成胞囊及形成损伤的线虫。 以造成采食部位处根瘿形成为特征的根癌线虫具有相对广泛的宿主范围 并且因此对种类繁多的作物物种致病。形成胞囊和形成损伤的线虫物种具 有更有限的宿主范围，不过依旧在易感作物中造成巨大损失。

致病性线虫存在于美国各地，在南部和西部的温暖湿润地区及在沙壤 土中密度最大。大豆植物的最严重病虫-大豆胞囊线虫(Heterodera glycines) 在1954年首次于美国的北卡莱罗纳州发现。某些地区严重遭受大豆胞囊线 虫(SCN)侵染，以至于不采用控制措施，则大豆生产不再可能是经济的。 尽管大豆是受SCN侵袭的主要经济作物，然而SCN寄生总计约50种宿 主，包括大田作物、蔬菜、观赏植物和杂草。

线虫损伤的迹象包括在炎热时期矮化与叶子发黄及植物萎蔫。然而， 线虫侵染可以引起严重产量损失，而无任何明显的地上部分发病症状。产 量减少的主要原因归咎于地下的根损伤。受SCN感染的根矮缩或矮化。线 虫侵染也可以减少根上固氮结节的数目，并且可以使根更易受其他土源性 植物病原体侵袭。

线虫的生命周期具有三个主要阶段：卵、幼体和成体。该生命周期在 线虫物种之间不同。例如，SCN的生命周期在最适条件下通常可以于24-30 日内完成，而其他物种可能经过长达一年或更长时间以完成生命周期。当 温度和湿度水平在春季变得适宜时，蠕虫形状的幼体在土壤中从卵孵化出 来。仅幼体发育阶段的线虫能够感染大豆根。

SCN的生命周期已经成为众多研究的主题，并且因此是理解线虫生命 周期的有用实例。在穿透大豆根后，SCN幼体通过根移动直至它们接触维 管组织，此时SCN幼体停止迁移并开始采食。借助口针，线虫注射了调 节某些根细胞并将它们转化成特化采食部位的分泌物。这些根细胞在形态 学上转化成巨大的多核合胞体(或在RKN情况中为巨大细胞)，这种合胞体 被用作线虫的营养物来源。主动采食的线虫因此从植物窃取重要的营养 物，导致产量损失。当雌性线虫采食时，它们膨胀并逐渐变得如此巨大， 以至于它们的身体突破根组织并暴露在根的表面。

在采食一段时间后，作为成体不膨胀的雄性SCN线虫从根迁移至土壤 内并使膨大的雌性成体受精。雄性线虫随后死亡，而雌性线虫仍与根系统 附着并继续采食。膨大雌性线虫中的卵开始发育，最初在身体外的团块或 卵囊(a mass or egg sac)中并随后在线虫体腔内发育。雌性成体的整个体腔 最终充满卵，并且雌线虫死亡。正是充满卵的死亡雌线虫身体才称作胞囊。 胞囊逐渐释放并游离存在于土壤中。胞囊的璧变得极坚韧，从而为胞囊内 所含大约200-400粒卵提供良好的保护作用。SCN卵在胞囊内存活直至适 宜的孵化条件出现。尽管众多的卵可以在头一年中孵化，然而很多卵也会 在保护性胞囊内存活几年。

线虫可以依赖其自身力量在土壤中每年穿行仅几英寸。然而，线虫侵 染可以在多种方式下传播相当远的距离。可以移动受侵染土壤的任何事 物，包括农场机械、车辆和工具、风、水、动物和农场工人，能够传播这 种侵染。种子大小的土壤颗粒往往污染收获的种子。因此，当来自受侵染 田地的污染种子在非侵染田地中播种时，可以传播线虫侵染。存在某些线 虫可以通过鸟类传播的证据。仅可以预防这些病因中的某些病因。